在今年10月召開的一次會(huì)議上，一位農(nóng)業(yè)部官員列舉了我國(guó)在農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域取得的五大研究成果，其中轉(zhuǎn)基因抗蟲棉及三系雜交棉榜上有名。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員郭三堆是轉(zhuǎn)基因抗蟲棉課題組的首席專家，親歷了我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉從無到有、從研制到產(chǎn)業(yè)化的全部過程。
棉農(nóng)"談蟲色變"
今年56歲的郭三堆依然在為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉忙碌著。他日前剛從北京平谷的抗蟲棉基地趕回北京，之后還要趕去武漢參加會(huì)議。盡管事務(wù)繁忙，但說起轉(zhuǎn)基因抗蟲棉來，郭三堆依然滔滔不絕。
棉花不僅是重要的紡織原料，而且是一種戰(zhàn)略物資，自古以來就廣受重視。去年，我國(guó)棉紡織品出口創(chuàng)匯1170 多億美元，占我國(guó)出口創(chuàng)匯總額的18％以上，可見棉花在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用。
1988年，在法國(guó)巴斯德研究所做了兩年訪問學(xué)者的郭三堆回到祖國(guó)，剛好趕上棉鈴蟲在我國(guó)的大面積爆發(fā)。上個(gè)世紀(jì)90年代前期，棉鈴蟲災(zāi)害致使長(zhǎng)江流域棉產(chǎn)區(qū)減產(chǎn)30％以上，黃河流域棉產(chǎn)區(qū)減產(chǎn)60％-80％，部分地區(qū)甚至絕產(chǎn)。由此每年給國(guó)家造成幾十億元甚至上百億元的經(jīng)濟(jì)損失。
據(jù)悉，僅1992年，全國(guó)為防治棉鈴蟲共消耗約15萬噸純農(nóng)藥，而當(dāng)年我國(guó)純農(nóng)藥的產(chǎn)量也只有20萬噸左右。然而，由于棉鈴蟲產(chǎn)生了抗藥性，農(nóng)藥的作用微乎其微，反而嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，損害了棉農(nóng)的身心健康。很多棉農(nóng)甚至"談蟲色變"。
那時(shí)，政府部門的壓力也很大。國(guó)務(wù)院召開會(huì)議，研究棉鈴蟲的防治工作，當(dāng)時(shí)的農(nóng)業(yè)部部長(zhǎng)劉江曾經(jīng)說過，誰解決了棉鈴蟲問題就獎(jiǎng)給誰100萬元。
從1991年起，作為國(guó)家863計(jì)劃的重點(diǎn)研究項(xiàng)目，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研究正式啟動(dòng)，郭三堆等人承擔(dān)起了這項(xiàng)研究工作。當(dāng)時(shí)，美國(guó)已經(jīng)研制出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，但對(duì)技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的封鎖非常嚴(yán)密，想引進(jìn)美國(guó)的技術(shù)來治理棉鈴蟲是不可能的；要想引進(jìn)抗蟲棉種進(jìn)行雜交培育，就要付出昂貴的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。面對(duì)猖獗的棉鈴蟲害，郭三堆和他帶領(lǐng)的抗蟲棉課題組承擔(dān)著巨大的壓力與挑戰(zhàn)。
從"蟲吃棉"到"棉吃蟲"
雖然軟硬件條件都很有限，國(guó)家撥付的科研經(jīng)費(fèi)也十分有限，但郭三堆帶領(lǐng)抗蟲棉課題組做出了令世界側(cè)目的成就。
他們根據(jù)蘇云金芽孢桿菌(Bt)中抗蟲蛋白的氨基酸序列，改造并人工合成Bt殺蟲基因，然后構(gòu)建植物高效表達(dá)載體，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法和花粉管通道法，將Bt殺蟲基因?qū)胛覈?guó)棉花主栽品種中，形成了我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單價(jià)抗蟲棉品種，使我國(guó)成為獨(dú)立自主研制成功抗蟲棉的第二個(gè)國(guó)家。
據(jù)悉，當(dāng)時(shí)國(guó)際上有多個(gè)國(guó)家在研究轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，而真正研究成功應(yīng)用生產(chǎn)的只有美國(guó)和中國(guó)。
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研制成功后，郭三堆又開始了推廣工作。他回憶最初在山東梁山推廣抗蟲棉時(shí)，棉農(nóng)不相信棉花還能殺蟲，說只見過"蟲吃棉"沒見過"棉吃蟲"，認(rèn)為抗蟲棉"要么有劇毒，要么就是吹牛"。
為了說服棉農(nóng)，抗蟲棉課題組自掏腰包讓棉農(nóng)試種，一畝棉田一半種普通棉一半種抗蟲棉，結(jié)果普通棉幾乎絕產(chǎn)，抗蟲棉長(zhǎng)勢(shì)良好。棉農(nóng)為抗蟲棉的神奇功效所折服，紛紛要求留種甚至愿出高價(jià)購買抗蟲棉種。
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉對(duì)于飽受蟲害之苦的棉農(nóng)來說可謂是救命稻草。棉農(nóng)的積極性非常高，使轉(zhuǎn)基因抗蟲棉得以迅速推廣，遍布除新疆之外的主要棉產(chǎn)區(qū)，有效遏制了棉鈴蟲的危害。除了大幅度降低蟲害外，種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉還可以減少60 ％-80％的農(nóng)藥用量，保護(hù)了棉田的生態(tài)環(huán)境和棉農(nóng)的身心健康，也節(jié)省了棉農(nóng)的投入。據(jù)統(tǒng)計(jì)，種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉每公頃可降低農(nóng)藥、用工等成本900-1200元，增加收入1800-2100元，每年為國(guó)家和棉農(nóng)增收節(jié)支50億-60億元。
我國(guó)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉從1999年開始大面積產(chǎn)業(yè)化，目前每年推廣面積達(dá)5000萬畝以上，這個(gè)數(shù)字約占國(guó)際抗蟲棉年推廣總量的20％。僅僅幾年時(shí)間，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的累計(jì)種植面積就達(dá)到了1.5億畝。目前抗蟲棉每年種植面積占全國(guó)植棉總面積的80％。在河北、山東、山西等省份，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的市場(chǎng)占有率幾乎達(dá)到了100％。
達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平
為進(jìn)一步提高抗蟲效率，延緩棉鈴蟲產(chǎn)生抗性的進(jìn)程，郭三堆又帶領(lǐng)抗蟲棉課題組將兩種殺蟲機(jī)理完全不同的基因構(gòu)建成雙價(jià)基因?qū)朊藁�，成功研制出雙價(jià)抗蟲棉。棉鈴蟲對(duì)單價(jià)抗蟲棉產(chǎn)生抗性的幾率是10-6，而對(duì)兩種蛋白同時(shí)起效的雙價(jià)抗蟲棉產(chǎn)生抗性的幾率是10-12。如果單價(jià)抗蟲棉可以保證安全生產(chǎn)10年，那么，從理論上講，雙價(jià)抗蟲棉至少在30年內(nèi)可以使棉鈴蟲不會(huì)產(chǎn)生抗性。雙價(jià)抗蟲棉的成功研制和推廣，使我國(guó)的抗蟲棉研究跨入了國(guó)際先進(jìn)行列。
然而，郭三堆和抗蟲棉課題組并沒有滿足。經(jīng)過六七年的努力，他們又成功研制出了抗蟲三系雜交棉�？瓜x三系雜交棉在抗棉鈴蟲的基礎(chǔ)上提高了單位面積產(chǎn)量，比普通棉增產(chǎn)25％，從而提高了土地資源利用率。
抗蟲三系雜交棉的研制成功，宣告了我國(guó)成功攻破了三系胞質(zhì)不育性與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)以及不抗蟲的難題，使我國(guó)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉研究達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的水平。目前，抗蟲三系雜交棉品種"銀棉2號(hào)"已經(jīng)通過了國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)的審定。郭三堆和他的抗蟲棉課題組還在繼續(xù)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的研究，以期在基因育種方面再有所突破。
創(chuàng)新體系加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
到目前為止，我國(guó)研制成功并經(jīng)過審定的抗蟲棉品種已經(jīng)超過60個(gè)。如此多的抗蟲棉品種從應(yīng)用到生產(chǎn)，與轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化體系密切相關(guān)。
經(jīng)過10余年的探索，我國(guó)在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉領(lǐng)域已經(jīng)構(gòu)建起了較為完善的創(chuàng)新體系。作為我國(guó)相關(guān)的核心技術(shù)單位，郭三堆所在的中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究所負(fù)責(zé)研制抗蟲基因工作，中國(guó)農(nóng)科院棉花研究所、山西省農(nóng)科院棉花研究所、江蘇省農(nóng)科院經(jīng)濟(jì)作物研究所負(fù)責(zé)基因轉(zhuǎn)化工作，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、河北省農(nóng)科院、山東省棉花研究中心等20余家單位負(fù)責(zé)品種選育，最后由從事種子業(yè)務(wù)的20余家企業(yè)，如創(chuàng)世紀(jì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)有限公司、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所科技貿(mào)易公司、河北河間市國(guó)欣農(nóng)研會(huì)、北京銀土地生物技術(shù)有限公司、中國(guó)種子集團(tuán)有限公司、河北創(chuàng)世紀(jì)科技股份有限公司等負(fù)責(zé)棉種的推廣。
這一創(chuàng)新體系大大縮短了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，并且提高了效率。原來一個(gè)新品種從研制到大面積推廣種植的過程需要十幾年，而現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因抗蟲棉只需5年就可完成。據(jù)悉，在美國(guó)這一過程需花費(fèi)的資金達(dá)到了1億多美元，而我國(guó)僅用了約5000萬元人民幣。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化上探索出了一條新路。
轉(zhuǎn)基因抗蟲棉不僅為我國(guó)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且走出了國(guó)門。我國(guó)已經(jīng)與印度第二大種子公司Nath種子公司簽訂了"中印合作轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種研究與產(chǎn)業(yè)化"項(xiàng)目，將轉(zhuǎn)基因抗蟲棉核心專利技術(shù)與印度的優(yōu)質(zhì)棉花種質(zhì)資源相結(jié)合，為印度提供優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種。目前，我國(guó)正在積極拓展南亞、澳洲、南美洲等市場(chǎng)，準(zhǔn)備在更大范圍內(nèi)推廣中國(guó)抗蟲棉。
